Criteri e metodi er la predisposizione di studi di pericolosità da alluvione a scala di bacino mediante l'uso di modelli numerici bidimensionali di tipo "RAIN ON GRID"

Abstract

In contesti come quello Calabrese, l’attuazione della Direttiva Europea sulle Alluvioni (Flood Directive, 2007/60/CE) ha subito ritardi, principalmente legati alla mancanza di cooperazione tra gli enti preposti e alla disuniformità delle informazioni territoriali. Questo ha fatto sì che le mappe della pericolosità e del rischio da alluvione, strumenti ai quali la Direttiva riconosce un ruolo fondamentale per la pianificazione della gestione del rischio, si presentino come poligoni frammentati e mosaici di studi ottenuti mediante modelli a diversa complessità. La ricerca in questo settore sta spingendo verso l’introduzione e l’impiego di criteri più rigorosi e metodi fisicamente basati per la valutazione della pericolosità idraulica finalizzata alla pianificazione e alla gestione del rischio. Le considerazioni sulle potenzialità e i vantaggi legati all’applicazione dei modelli 2D fisicamente basati a supporto delle analisi di pericolosità e di rischio da alluvione a scala di bacino idrografico sono suffragate da numerosi studi disponibili in letteratura. A queste considerazioni sono legate le motivazioni del presente lavoro di tesi, che, partendo da una overview sui recenti avanzamenti e sulle problematiche ancora aperte nel campo degli studi sulle inondazioni, ha inteso approfondire alcuni degli aspetti di maggiore interesse scientifico al fine di suggerire dei criteri e dei metodi innovativi e di facile implementazione in modelli bidimensionali a supporto degli studi di pericolosità a scala di bacino. L’attenzione è stata rivolta, più nello specifico, verso gli items elencati di seguito: - Metodi innovativi per una preliminare individuazione delle aree potenzialmente inondabili; - Criteri per la definizione degli scenari pluviometrici di progetto; - Inclusione nella modellazione degli effetti idraulici indotti dall’interazione della piena con opere di attraversamento; - Criteri idrodinamici per la valutazione della vulnerabilità dei beni esposti.Riguardo gli aspetti connessi ad una preliminare individuazione delle aree potenzialmente inondabili è stato messo a punto un framework metodologico basato sull’uso di un modello idrodinamico bidimensionale a partire da un input di pioggia distribuito congiuntamente all’impiego dell’informazione topografica di tipo LiDAR (Ligth Detection And Ranging). Attenzione particolare è riservata al set-up del dominio di calcolo, il quale prevede l’elaborazione di una griglia computazionale localmente rifinita, che consente di ridurre gli oneri computazionali. Ciò si rivela utile in particolare ove sia prevista l’esecuzione di simulazioni multi-scenario per uno stesso caso studio. Il framework metodologico è stato applicato all’intera fascia costiera comprendente i bacini del torrente Soverato e del fiume Ancinale. La validazione dei risultati è stata eseguita sulla base delle informazioni storiche reperibili da archivi regionali e rilievi post-evento. La delimitazione delle aree inondabili, ottenuta per via idrodinamica, è stata inoltre messa a paragone con quella ricavata mediante un metodo morfologico-idraulico su cui attualmente sono basate le misure di salvaguardia regionali. Riguardo la componente idrologica, si propone, sulla base dei principali studi regionali disponibili, un criterio per la definizione di un input idrologico distribuito nello spazio e nel tempo, adatto alle peculiarità climatiche e si analizzano le implicazioni di tale scelta progettuale sull’estensione delle aree inondabili riconducibili agli scenari associati a probabilità di accadimento bassa, media ed elevata, come suggerito dalla Direttiva Alluvioni. Lo stesso caso studio è poi stato oggetto di un’analisi finalizzata alla ricostruzione numerica dell’evento di Soverato del 2000. E’ stato inoltre messo a punto un flow-chart a supporto della modellazione a scopo ricostruttivo di eventi alluvionali passati e di analisi di tipo what if per valutare la possibilità di includere nel modello i fenomeni di ostruzione di ponti e attraversamenti. Il flow-chart è basato sulla valutazione di fattori predisponenti diretti o indiretti. Per la trattazione equivalente degli effetti idraulici indotti a scala territoriale da fenomeni di occlusione e repentina disostruzione di ponti è stato implementato un metodo basato sull’uso dinamico di una scabrezza equivalente, che consente di riprodurre sia l’effetto di rigurgito imputabile alla presenza dell’ostruzione, sia l’onda conseguente alla rapida disostruzione. Il metodo è stato validato, ammettendo l’analogia con il caso di dam-break con deflusso di base. L’applicazione del metodo ha consentito di ottenere una affidabile ricostruzione delle dinamiche di un evento anche in termini di evoluzione della piena. L’applicazione del metodo messo a punto ha anche permesso di evidenziare come l’inclusione di “eventi associati” nella modellazione possa permettere di apprezzare l’effetto di aggravio in termini di vulnerabilità degli elementi esposti. Considerazioni di questo tipo sono, in prospettiva di una stima dei tempi di intervento, più interessanti rispetto alle valutazioni inerenti i valori massimi registrati durante tutto l’evento stesso. Infine, proprio con riferimento ai criteri di vulnerabilità, nell’ultima parte della tesi si è voluto dare spazio ad alcune valutazioni inerenti i criteri con cui eseguire le analisi di rischio in presenza di beni culturali esposti, spesso trascurati dalla letteratura scientifica, che si concentra sulla vulnerabilità delle persone. Per questo tipo di beni la modellistica idrodinamica basata sulle equazioni complete del moto vario è capace di supportare analisi per la definizione delle migliori strategie per la conservazione dei beni esposti a rischio. In presenza di beni esposti all’azione diretta delle precipitazioni, i criteri di vulnerabilità dovrebbero essere basati sulla valutazione di grandezze derivate come gli sforzi tangenziali. L’applicazione al caso della Villa Romana di Els Munts ha messo in evidenza come per questo tipo di beni, gli scenari di progetto dovrebbero includere anche scenari di pioggia frequente in quanto capaci anch’essi di provocare gravi perdite al bene esposto.